3.6  本章小结 24

4  基于压缩感知的SAR成像 25

4.1  基于压缩感知雷达成像的发展历史和现状 25

4.2  基于压缩感知SAR成像流程 25

4.3  仿真实验 28

4.4  本章小结 29

总  结 30

致   谢 32

参考文献 33

 1  绪论

1.1  应用背景

    雷达是从第二次世界大战中发展起来的，最初的目的是基于军事需求，原意是无线电探测和测距。雷达的最初作用是应用于在黑夜和恶劣天气中对舰船和飞机进行追踪。近年来随着天线、射频技术、以及不断发展的数字技术的影响，雷达技术也得到的稳步的发展【1】。作为一种主动地航空航天遥感手段，在灾害监测、环境保护、地质测绘、资源勘查、海洋观测、精细农业、政府公共决策里得到广泛的应用，目前已经成为全球资源管理和对地监测最重要的手段之一【2】。

    随着雷达技术的不断发展和人们对高分辨雷达的迫切需求，以宽带微波技术和先进信号处理技术为基础的成像雷达应运而生。雷达成像技术是雷达发展的一个重要里程碑。从此，雷达不仅仅是将所观测的对象视为“点”目标，来测定它的位置与运动参数，而是能获得目标和场景的图像。同时，由于雷达具有全天候、全天时、远距离和宽广观测带，以及易于从固定背景中区分运动目标的能力，雷达成像技术受到广泛重视【4】。

    成像雷达通过对接收的宽带回波信号进行脉冲压缩获得距离向高分辨；利用目标和雷达间的相对运动形成一个很大的合成天线孔径，从而实现方位向多普勒高分辨。利用合成孔径对目标成像的雷达可以分为两种：如果雷达移动，目标固定不动，则为合成孔径雷达（SAR）；反之，若雷达固定不动，目标移动，则为逆合成孔径雷达（ISAR）【6】。

    随着军事需求对信息要求的准确性、时效性和多样性提出了越来越高的要求，作为获取信息的主要手段，成像系统需要不断地提升其分辨率等性能指标。  高分辨率雷达图像通常需要大的信号带宽和长的成像时间才能实现，然而这会导致系统数据量的剧增，而数据量的增加给雷达成像系统的信号处理能力特别是实时信号处理能力提出了更高的要求，也给相应的硬件设备带来了极大的挑战。寻找新的数据采集、处理方法成为高分辨率雷达成像的一种迫切需要。

    随着信息技术的飞速发展以及人们对信息的需求量的增加，为了可以更有效地传递信息，信号的带宽在不断增加变宽，随之而来的是信号的采样速率越来越高。奈奎斯特采样定理作为一种传统的采样定理则是指导如何采样的重要理论基础。最初是在1928年由美国电信工程师奈奎斯特首先提出来的，该定理指出，当采样频率大于信号中最高频率的两倍时，采样中的数字信号完整的保留了原始信号当中的信息。但是在实际应用中，一般保证采样频率为信号最高频率的五到十倍。但在实际应用中以此为基础的宽带信号处理的困难日益加剧。例如高分辨率地理资源观测，其巨量数据传输和存储就是一个艰难的工作。因此奈奎斯特采样理论是一种经典的但并不完美的采样理论。论文网

1.2  压缩感知研究历史和现状